大沟头小流域不同土地利用格局下土壤侵蚀情景模拟研究

为了分析大沟头流域景观格局动态变化(时间序列的影响)对流域土壤侵蚀景观格局的影响,本研究建立了几个流域景观格局特定情景(Scenario),通过在Arcview中利用模型模拟,得出大沟头流域内林草地面积比从0～100%,土壤侵蚀量从情景1的47 262.06 t减少为情景5的12 744.70 t,减少量为34 517.36 t,减少率高达为73.03%;林草地面积不变的情况下,随着流域内梯田的从无到有、从少到多,情景8(梯田占70%)与情景4(无梯田)相比,土壤侵蚀量减少了7 524.92 t,减少了28.94%.     

重庆市土地利用碳排放效应时空格局分异

运用文献分析法、归纳总结法、统计分析法测算了重庆市12 a来不同土地利用类型的碳排放,分析了变化特征并对其时空差异类型进行了划分。结果表明:（1）重庆市碳汇大于碳源,碳排放总量表现为碳吸收,1997—2008年碳吸收能力在波动中呈下降趋势,到2008年重庆市总碳吸收量为14 570.85万t;（2）各类用地中,林地为主要的碳汇,建设用地为主要的碳源,建设用地碳排放增长幅度最快,年增长率为9.89%,应控制碳排放的快速增长;（3）地均建设用地碳排放和单位产值碳排放强度较高,碳排放强度与经济发展水平呈正相关关系;（4）土地利用碳排放效应受多种因素限制,能源消耗是碳排放主体;（5）40个区县的土地利用碳排放效应在空间分布上存在较大差异,应实施差别化的碳减排调控策略,引导城市低碳发展。     

河北省海岸带土地利用空间格局

海岸带由于其特殊的地理区位,土地利用方式和结构迥异于内陆地区。为揭示河北省海岸带土地利用空间格局,以海岸线向陆地延伸10 km作为研究范围,通过土地利用相对优势度和综合利用程度两种方法分析了河北省海岸带土地利用结构现状、空间格局和集约化特征。结果表明:河北省海岸带土地利用的主要类型为水库/坑塘、旱地和建筑用地;水库/坑塘、河流/湖泊和建筑用地、未利用地向海特征显著,是海岸带的优势土地利用类型;海岸带土地利用的海陆梯度和高程分异特征明显,主要表现为主要土地利用类型由水库/坑塘和建筑用地向旱地和林地转变;集约化利用程度最高的区域在距海岸线0～6 km、高程10～50 m的空间范围内。在沿海开发热潮再次兴起的背景下,关注海岸带土地利用空间格局现状,对优化海岸带国土空间开发格局具有重要意义。     

经济快速发展地区县级尺度土地利用空间格局变化模拟

选择位于长江三角洲地区社会经济快速发展的浙江省海盐县为研究区,利用1986年土地利用空间数据和影响研究区土地利用变化的驱动因子,运用CLUE-S模型,分别对其1995和2000年的土地利用空间变化格局进行模拟,经检验,模拟结果与实际情况基本吻合。在此基础上,对研究区未来20a的土地利用空间格局变化进行了3次不同情景的模拟。结果表明,县城周围、各中心镇、重点镇建成区周围以及主要公路干线沿线是耕地非农化的高发区,基本农田保护区的划定对耕地的保护具有重要意义。     

基于CLUE-S模型的矿业城市土地利用格局情景模拟

运用CLUE-S模型对典型矿业城市——双鸭山市辖区进行未来土地利用模拟,基于遥感和地理信息系统技术,通过设定趋势发展、耕地保护、经济建设和生态保护4种情景,模拟了2025年当地不同情景下土地利用变化情况,结果表明:各土地利用类型均通过ROC检验,回归方程拟合程度高。1995年和2005年模拟正确比例分别为88.15%和92.10%,Kappa系数均超过0.75,准确率达到可信的效果。各情景土地利用模拟结果差异明显,在趋势发展下,耕地和其他用地面积持续较少,建设用地增长幅度最大;耕地保护情景下,耕地仍保持下降态势,但速度明显下降,建设用地和工矿用地的扩张趋势有所抑制;经济发展情景下,建设用地面积增长速度显著上升,将大量侵占其周边的耕地和园林地,工矿用地面积增长幅度最大;生态保护情景下,耕地、其他用地和工矿用地面积以不同程度趋势下降,园林地和水域用地面积显著增加。研究结果为当地相关规划的合理编制及土地资源保护提供了参考依据。     

未来10年珠江流域土地利用多情景模拟及碳储量评估

[目的] 分析珠江流域过去20年及未来10年土地利用与碳储量的时空变化,以期为该地区的土地利用格局优化和生态系统固碳管理提供参考依据。[方法] 基于2002年、2012年、2022年3期土地利用数据,分析土地利用类型变化,使用PLUS模型模拟2032年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用格局,利用InVEST模型评估3种情景下生态系统碳储量变化情况。[结果] 近20年,珠江流域土地类型发生较大变化,耕地向建设用地的单向转化以及耕地与林地间的双向转化是该地区土地利用变化的主要特点;同期陆地生态系统碳储量整体呈下降趋势,降幅为0.52%;2032年碳储量预测显示,生态保护情景下碳储量明显高于耕地保护情景和自然发展情景,分别高出4.81×10⁶,10.22×10⁶ t。[结论] 采取有效的生态保护政策可提高区域碳储量,维系生态系统的健康发展,未来在制定土地利用规划时应考虑经济发展与生态保护的平衡关系,强化流域生态保护和绿色发展理念,增加土地碳存储功能,助力“双碳”目标的实现和区域可持续发展。     

FLUS与灰色预测模型支持下的乌鲁木齐地区碳排放时空演变与预测

自从双碳目标提出以来,进行土地利用碳排放时空变化特征研究对碳减排政策的制定具有指导意义。以乌鲁木齐地区为对象,基于FLUS与灰色预测模型预测2030年土地利用碳排放量,并与往年相结合模拟研究区2000—2030年碳排放量的时空格局变化。结果表明:(1)研究区2000—2020土地利用变化中林地、未利用地、水域、建设用地为正增长,耕地与草地为负增长,草地与耕地面积主要是向未利用地与建设用地转出,水域与林地面积变化相对比较稳定。(2)2000—2020年碳排放总量呈增加的趋势,建设用地是主要的决定因素,研究区碳排放量呈由南向北递增的空间分布特点,米东区最高,达坂城区最低。(3)2030年不同情景碳排放量计算结果中,耕地保护情景碳排放总量最高,为2 773.67万t,生态环境情景碳排放量最低,为2 767.15万t。(4)研究区从2000—2030年大部分地区趋于稳定,变化的区域呈大聚集与零星分布的特点,碳排放呈增加的区域主要分布于研究区中心区与北部的米东区,呈减少的区域主要分布于南部的乌鲁木齐县与达坂城区。碳排放增加的区域在耕地保护情景达到最大,占研究区面积的25.4%,碳排放减少的区域在生态环境达到最大,占研究区面积的13.3%。     

景区扩容影响下的桂林市土地利用情景模拟与预测

[目的] 研究广西壮族自治区桂林市景区扩容对土地利用格局的影响,为应对旅游需求激增带来的风险,整治优化国土空间以及科学引导旅游业发展提供理论参考。[方法] 通过设置常规情景与景区扩容情景,运用核密度分析法以及未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟与预测桂林市2025年不同情景下的土地利用格局,并根据逐像元对比及景观指数分析不同情景下的土地利用格局差异。[结果] ①对景区的扩容能够在一定程度上减少桂林市旅游热点区域的游客接待压力,但并不利于旅游热点区域周边区县城镇化的推进。②对景区的扩容有利于阳朔县、兴安县等“增长极”旅游业的发展,并辐射与带动周边的大多区县。建设用地扩张加剧,耕地扩张减缓。而桂林市北部由于建设用地分布较为分散,各区县间的辐射与带动作用相对局限,景区扩容情景下兴安县、全州县、龙胜各族自治县旅游业更迅猛的发展对于资源县与灌阳县的辐射与带动作用并不显著,反而使资源县与灌阳县对建设用地资源的竞争力相对更低。③景观指数表明,对景区的扩容会导致耕地、林地、草地与灌木等农业与生态空间遭到更严重的干扰与侵占,但对于水体与湿地的保护更有利,建设用地的扩张也更具整体性。[结论] 桂林市对景区扩容工作的推进会降低旅游热点区域的游客接待压力,促进“增长极”及周边大多区县旅游业的发展,但并不利于热点区域周边以及较为偏远、不在各区县相互辐射范围内区域的发展。     

云南省土地利用碳排放时空演变特征及影响因素

[目的] 研究云南省土地利用碳排放的时空变化规律及其影响因素,为云南省优化土地利用结构,实现低碳发展目标提供理论依据。[方法] 基于云南省2005,2010,2015,2020年4期土地利用和化石能源消费数据,对全省碳排放效应进行测算,运用空间可视化和空间自相关研究云南省2005—2020年的碳排放时空变化规律和空间集聚特征,利用地理探测器对其影响因素进行分析。[结果] ①2005—2020年云南省建设用地增幅最大,动态变化度达7.90%。②区域净碳排放快速增加,年增长6.5%;碳排放空间特征为“中间高、四周低”;碳足迹在研究期内增长明显,碳生态承载力较为稳定,导致碳生态赤字日益升高。③人口规模、经济水平、产业结构、土地利用等促进了云南省各地州市碳排放的增加。[结论] 应保护或合理增加云南省林地等碳汇地类的面积并加强其动态监测;控制建设用地面积和能源消费总量;探索碳补偿机制并发挥碳汇地区的辐射效应。     

基于CLUE-S模型县域土地利用情景模拟与碳排放效应分析

土地利用与变化产生的碳排放是国家温室气体排放清单核算中的重要组成部分。该研究以辽宁省沈阳市法库县为研究区域,基于2013年土地利用现状数据,运用CLUE-S模型对法库县2019年土地利用变化格局进行模拟与验证。在此基础上,通过设置基线情景、农业发展、建设发展、生态保护、土地利用结构优化5种模拟情景预测2030年法库县土地利用分布空间格局及各情景下土地利用碳收支状况。结果表明：1）CLUE-S模型对法库县土地利用格局变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.989 6,模拟总体精度达到99.14%;2）在5种模拟情景中,土地利用结构优化情景下2030年法库县土地资源利用效果最优,是法库县中长期发展阶段较为适宜的土地利用模式;3）法库县2013-2019年碳排放量增长5.53%。5种模拟情景同2019年相比,除生态保护和农业发展情景外,其余模拟情景下法库县碳排放量均呈现增长趋势,其中土地利用结构优化情景增幅最小,为2.29%。研究结果可为法库县土地利用优化布局、国土空间规划编制及碳减排相关政策制订提供参考依据和决策支持,研究方法也可为其他区域土地利用格局预测及碳收支变化提供借鉴。     

河北省耕地集约利用水平与碳排放效率的相关性

为探索不同耕地集约利用水平下的碳排放效率变化规律,更好实现耕地集约利用的社会效益和生态效益,该文分别构建了耕地集约利用模型和数据包络分析模型,运用GIS（geographic information system）空间分析技术分析了河北省138个县（市）耕地集约利用度和耕地碳排放效率时空变异特征,在此基础上探索了耕地集约利用与碳排放综合效率的空间聚集差异特征。研究结果表明：河北省耕地集约利用水平呈现由平原区向山地丘陵再向坝上高原区扩展的趋势;碳排放综合效率有效区域集中分布于坝上高原与山地丘陵区,而石家庄、邢台和经济发展较好的唐山等地区碳排放综合效率较低;耕地集约利用度和碳排放综合效率空间分布上总体呈现负相关性,且随着时间推移局部聚集效应呈现不断增强的态势。     

基于动态统计规则和景观格局特征的土地利用覆被空间模拟预测

土地利用覆被及其变化是一个区域土地资源可持续利用的状态信号。该文建立依据马尔柯夫链模型和最大似然概率原则的统计概率模型,将景观格局特征利用类别共生概率矩阵表达在模型中,其次采用动态统计来考虑不同位置处模型参数的局部化。通过在北京山区初步验证,考虑景观格局特征,模拟结果总精度提高2.4%,Kappa系数提高0.045。随估计参数局部化,模拟精度大幅度提高,总精度提高到90%以上。结果表明：该土地利用覆被模拟模型是可行的,具有所需要基本数据非常简单优点,免除数据收集处理以及关系量化困难等问题。     

不同土壤类型和农业用地方式对土壤微生物量碳的影响

通过野外调查与室内分析,研究了山东桓台县3种土壤类型(潮土、褐土和砂姜黑土)与农业用地方式(林地、菜地和粮田)对土壤表层(0—10.cm)微生物量碳的影响。结果表明,不同农业用地方式对微生物量碳的影响较大,3种利用方式的微生物量碳含量差异显著,依次为:粮田>菜地>林地;土壤类型不同,土壤微生物量碳含量也不相同。任何一种土壤,菜地的N、P、K含量都高于粮田和林地;有机质含量粮田>菜地>林地;pH值林地>粮田>菜地。全N、有机质与土壤微生物量碳呈极显著正相关,有效P与微生物量碳呈弱负相关,速效K、pH值和微生物量碳不相关。不同用地方式下土壤养分与微生物量碳的相关程度不同。秸秆还田和施用有机肥有利于提高土壤中微生物量碳水平,施用化肥在一定程度上能够增加微生物量碳。     

农地集约利用的碳排放效率分析与低碳优化

提高农地利用集约水平与控制农地利用碳排放量容易陷入两难选择的困境,理想的碳排放效率可以寻找到以碳排放作为成本,适度的农地利用集约水平。该文构建农地集约利用度计算模型与农地集约利用投入产出指标,计算中国31个省份的农地集约利用度;基于松弛测度(slacks-based measure,SBM)模型,构建SBM模型投入产出指标,计算各省份的农地集约利用碳排放总效率、技术效率与规模效率。研究结果表明:农地集约利用程度高低与农地集约利用碳排放总效率高低并不保持普遍一致;农地集约利用碳排放总效率有效省份集中分布在西部地区,农地集约利用度较高的长三角、珠三角、京津冀地区主要省份的农地集约利用碳排放总效率普遍较低;区域农地集约利用碳排放技术效率不足是导致总效率偏低的主要原因,而规模效率不足对总效率影响较小。因此针对总效率无效省份,给出调整投入冗余量、期望产出不足量与非期望产出冗余量的低碳优化方案,并构建结合了东、中、西部地区区域农地利用与经济发展特点的低碳优化策略,以期最终可以改善农地集约利用碳排放效率。     

考虑碳排放的粮食主产区耕地利用效率区域差异与变化

为系统考察中国粮食主产区耕地利用效率的分布特征。该研究将耕地利用碳排放作为非期望产出纳入耕地利用效率的测度框架中,以中国粮食主产区2000—2016年数据为支撑,综合运用SBM-Undesirable模型和核密度估计方法对粮食主产区耕地利用效率的空间格局及演进特征进行定量刻画。结果表明:1)粮食主产区整体和各省份耕地利用碳排放都表现出不同幅度的增长态势,其中河南的绝对增长量最大,由2000年的487.40万t变化至2016年的806.99万t,净增长319.59万t,其次是内蒙古和黑龙江,江西的绝对增长量最低,研究期内共增长了59.64万t;2)考虑碳排放后,粮食主产区整体和各省份耕地利用效率明显降低,2000年和2016年,不考虑耕地利用碳排放时,粮食主产区平均耕地利用效率分别为0.774 4和0.917 9,而考虑碳排放后,平均效率指数分别为0.639 4和0.843 8;3)粮食主产区耕地利用效率表现出明显的区域差异,根据SBM-Undesirable模型测度结果可将13个粮食主产区分为耕地利用效率优势区、平缓区和劣势区3种类型;4)从核密度估计结果来看,粮食主产区整体和不同类型区耕地利用效率都表现出明显的偏态分布及不同程度的极化特征,而且,与2000年相比,粮食主产区整体、平缓区和劣势区2016年密度曲线的变化区间明显变小,表明耕地利用效率的地区差距有所缓解,但优势区的区间变化幅度并不明显。该研究可以为粮食主产区耕地资源高效、低碳利用提供科学依据和决策参考。     

长三角城市群碳排放绩效与土地利用强度时空格局及协调发展特征

科学探索城市碳排放绩效与土地利用的协调发展特征,是在基础层面推动碳中和目标实现的必经之路。该研究在分析碳排放绩效与土地利用强度协调发展机理的基础上,以长三角城市群为例,利用超效率slacks-based measure（SBM）模型测度2003—2018年各市碳排放绩效,基于连续土地利用数据评估各市土地利用强度,并分析其时空演变格局;借助协调度模型揭示碳排放绩效与土地利用强度的协调发展特征与动态演化趋势。研究结果表明：1）长三角城市群碳排放绩效在时空上均呈现两阶段变化,2003－2013年区域碳排放绩效均值由0.63逐渐上升至0.77,高值区集中在浙江、江苏沿海地区,低值区零散分布在淮安、连云港,淮南等地。2013－2018年区域碳排放绩效均值小幅下降至0.68,高值区城市数量有所减少。2）区域土地利用强度均值由349.74逐渐上升至356.63,低值区主要集中在研究区南部的浙江部分城市,高值区主要分布在研究区北部,以江苏徐州、安徽淮北、毫州为代表。3）碳排放绩效与土地利用强度的协调度在16 a间波动上升,低值区主要分布在研究区西南部的浙江、安徽部分城市,高值区集中在江苏沿海城市如盐城、南通等以及上海市。长三角城市群在2003－2007年虽处于磨合过渡阶段,但年均增速较快,在2008－2018年逐渐迈入协调发展阶段,但受多种因素影响,增速有所减缓,区域土地利用低碳调整进入平台期。长三角城市群各市应根据其所属的协调发展类型,将土地利用强度与碳排放绩效的协调发展机制纳入土地利用规划范畴以实现城市低碳发展目标。     

Soil particulate organic carbon under different land use and management

Abstract. Changes in particulate organic carbon (POC) relative to total organic carbon (TOC) were measured in soils from five agronomic trial sites in New South Wales, Australia. These sites covered a wide range of different land use and management practices. POC made up 42–74% of TOC and tended to be greater under pasture and more conservative management than traditional cropping regimes. It was the form of organic carbon preferentially lost when soils under long-term pasture were brought under cultivation. It was also the dominant form of organic carbon accumulating under more conservative management practices (direct drilling, stubble retained and organic farming). Across all sites, changes in POC accounted for 81.2% (range 69–94%) of the changes in total organic carbon caused by differences in land use and management. Significant differences were found between pasture and cropped soils in the carbon content in the <53 μm fraction, particularly for hardsetting soils. However, even with these, POC was a more sensitive indicator of change caused by land use and management practices than TOC. The current method for measuring POC involves dispersion using sodium hexametaphosphate. The dispersing agent was found to extract 4–19 % of the TOC, leading to a significant under-estimation of POC.     

不同地貌类型下景观格局对土地利用方式的响应

地貌条件是影响局地人类土地利用意识形成最直接、最关键的因素，由此形成的土地利用空间格局不仅在景观尺度上反映了人类对自然生态系统的影响程度，还是对自然、社会经济条件及政策的响应。该文选取重庆市沙坪坝区青木关镇、凤凰镇为研究区，调用其土地利用现状数据库，重新划分土地利用类型，提取景观格局指数，分析与探讨不同地貌条件下景观格局对土地利用方式的响应。结果表明，不同景观类型在同一地貌区内的格局特征不同，同一景观要素在不同地貌区的空间格局也有差异；中丘地貌区内土地利用类型多样，景观类型的本底不明显，受外界影响与干扰大；浅丘地貌区以耕地(水田和旱地)为本底，其他景观要素镶嵌于这一本底，受外来干扰强烈，斑块间差异较小，景观破碎化程度高，自身生态系统的稳定性和抗胁迫能力降低，是未来土地利用类型间的转换与生态环境变化的敏感区；低山地貌区由于受人类土地利用活动干扰逐渐减弱，正逐步向自然状态过渡。